一種高爐單列式熱風爐熱風管道位移控制系統的制作方法

本發明屬于高爐熱風系統技術領域，尤其涉及一種高爐單列式熱風爐熱風管道位移控制系統。

背景技術：

在高爐煉鐵技術的發展歷史中，高爐熱風爐的成功應用無疑具有特殊的地位。高爐使用熱風冶煉為節約儲量有限的冶金焦、降低能源消耗、提高高爐產量、降低鋼鐵成本方面起到了重要作用；同時也提高了能源的利用率、減少了CO₂的排放，對環境保護有著重要且積極的影響。因此不斷的提高熱風的溫度、壓力是高爐熱風爐技術進步的主要方向。隨著技術進步，熱風溫度已經由最初的149℃發展到最高1300℃的水平，高爐熱風爐爐內最高溫度達到了1450℃，爐內壓力最高0.5MPa。如何安全的輸送數量巨大、超高溫度和壓力的熱風，是高爐熱風爐技術的一個重要環節。如果沒有處理好熱風管道的問題，在生產過程中容易出現管道過熱、燒紅甚至爆炸的惡性事故，造成重大人員傷亡的慘劇。出現以上事故的一個原因就是熱風管道拉桿設計不合理，不能有效的解決受熱膨脹、盲板力帶來的影響，從而導致鋼結構疲勞變形、發生事故。

大型高爐的4座高爐熱風爐通常是單列式布置，熱風總管在交替送風的工作中，現有技術的4座爐往往各自為戰，不能統一應對應力的變化，當某個高爐熱風爐應力變化過大時，從而造成某個高爐熱風爐和熱風管道之間錯位，當鋼殼的位移量如果高達20～30mm(現都采用4～拉桿結構形式)后，往往會造成補償器失效、耐材脫落、總管燒穿惡性事故。

經檢索，中國專利，申請號：201410225552.2，公布日：2014.08.06，公開了一種熱風管道三角形柔性大拉桿裝置，屬于高爐頂燃式高爐熱風爐技術領域。包括：熱風總管、熱風支管、熱風支管補償器、熱風閥、高爐熱風爐爐殼。在高爐熱風爐爐殼上設置高爐熱風爐爐殼加強環，在熱風支管與熱風總管連接的三岔口位置設置熱風管道上大拉桿支座，然后利用兩組呈三角形布置的柔性大拉桿將高爐熱風爐爐殼加強環和柔性大拉桿支座連接成一體，連接方式采用焊接或螺栓連接。為方便連接可以設置連接板。該專利優點在于，能夠有效吸收高爐熱風爐爐殼上漲，減少管殼和爐殼的應力，提高高爐熱風爐和管道的安全性，特別適用于熱風出口較高、爐殼上漲量較大的頂燃式高爐熱風爐。但該專利對應力變化沒有辦法量化，對于應力的調節沒有針對性，只能根據經驗調節拉桿拉力，如果調節不夠或調節過度，對于高爐熱風爐和管道的連接還是容易產位移而產生事故風險。

技術實現要素：

1.發明要解決的技術問題

針對現有技術中存在的單列式高爐熱風爐和熱風管由于應力變化造成位移而產生事故風險、4個高爐熱風爐互相干擾不能統一應對應力變化的問題，本發明提供了一種高爐單列式熱風爐熱風管道位移控制系統。它通過在箱式綁定結構和橫筋將4個高爐熱風單元綁定在一起，并通過鋪設滾軸使應力變化時，系統整體式位移，達到將應力變化消除的目的。

2.技術方案

為達到上述目的，本發明提供的技術方案為：

一種高爐單列式熱風爐熱風管道位移控制系統，包括4個高爐熱風爐單元，每個高爐熱風爐單元包括高爐熱風爐、熱風總管和將高爐熱風爐、熱風總管連接在一起的熱風支管，并由箱式綁定結構將其固定在一起，所述箱式綁定結構包括抱箍、半環包箍和2個大拉桿，其中：所述高爐熱風爐由半環包箍環包箍緊后，通過半環包箍尾端的方形法蘭和大拉桿連接；所述熱風總管由抱箍環抱后和大拉桿通過方形法蘭連接；在熱風支管的兩側，分別通過小拉桿和大拉桿固定連接，大拉桿和小拉桿呈垂直狀態；所述熱風總管和熱風支管底部還鋪設有滾軸，熱風總管上部沿軸向還固定有橫筋，橫筋將所有抱箍連接。每個高爐熱風爐單元通過抱箍、半環包箍和2個大拉桿組成的箱式綁定結構固定在一起后，再通過橫筋將4個高爐熱風單元綁定在一起，而熱風總管和熱風支管底部還鋪設有滾軸，系統整體式位移，這樣，將整個系統的任何應力變化聯動式化解，箱式綁定結構、橫筋和滾軸三者達到協同作用的效果。

優選地，所述大拉桿由H型鋼固定連接而成；每根大拉桿中的H型鋼連接處設置有應力檢測裝置和應力調節機構，H型鋼固定連接而成的大拉桿形成箱式穩定的綁定結構，保證了應力檢測裝置數據檢測的穩定性，數據采集經過分析后，再通過應力調節機構在H型鋼連接點進行調節，反過來提高箱式綁定結構的穩定性，兩者協同作用，能夠保證整個單列式高爐熱風爐工作的穩定性，很大程度上避免了由于應力變化的復雜性造成管道和高爐熱風爐連接的錯位。

優選地，所述應力檢測裝置包括上壓板、下壓板、壓頭和壓力傳感器；所述上壓板和下壓板的工作面相對；所述壓力傳感器底端面緊貼下壓板的工作面設置，感應端抵緊壓頭的底端面，壓頭的上表面和上壓板的工作面緊密接觸后，通過螺栓固定壓緊；壓力傳感器通過無線或有限連接外部高爐控制系統，用于單列式高爐熱風爐熱風出口應力的檢測后，解決了如何將應力變化量化的問題，為應力的調節打下良好的基礎；所述應力調節機構包括用以連接兩H型鋼的方形法蘭之間的墊板，用墊板調節，調節簡單，只需要準備不同規格的墊板適配式使用即可，也可準備同種規格的薄墊板疊放使用；根據壓力傳感器的數據進行調節，做到了調節的量化配置，取得箱形綁定結構、應力檢測裝置和墊板三者協同作用的效果，進一步提高單列式高爐熱風爐工作的穩定性。

優選地，所述應力調節機構包括千斤頂、上頂板、下頂板和支撐板；所述上頂板和下頂板分別焊接固定于互相連接的2段H型鋼上，法蘭的上下兩側；需要調節壓力時，松開螺栓，將千斤頂底座置于下頂板上，千斤頂頂出端頂緊上頂板，頂開互相連接的法蘭后，法蘭之間插入墊板，通過千斤頂配合上下頂板作為波蘭連接的頂開裝置，操作方便，再配合不同厚度規格的墊板，為應力的順利調整打下良好基礎。

優選地，所述下壓板中間徑線上開有定位槽，定位槽和法蘭中間徑線上設置的定位塊配合設置，定位槽和定位塊配合設置，提高應力變化數據采集的準確性和各檢測點數據采集的一致性；所述法蘭同時連接兩H型鋼和固定H型鋼兩側的應力檢測裝置。

優選地，所述應力檢測裝置還包括在下壓板和壓力傳感器底端面之間設置的墊塊，可以根據需要調節上下板間距，提高本裝置的通用性。

優選地，在每個高爐熱風爐單元中，應力檢測裝置共計8套，每個大拉桿上設置4套，分成2組，在H型鋼兩側對稱設置；每組應力檢測裝置在法蘭的上、下對稱式設置，并通過螺栓穿過2個上壓板、2個下壓板和2個法蘭將2套應力檢測裝置固定連接在一起，4套應力檢測裝置上下左右對稱設置，協同作用，能夠盡可能的避免應力中橫向力波動產生的不良影響，4個數據可以通過分析、平均等手段來確定該處的應力變化規律，并為單列式布置的4座高爐熱風爐不同工作狀態下尋找整個系統的應力變化規律和最終做出調整方案打下良好的數據基礎。

優選地，所述螺栓為雙頭螺栓，能夠上下對稱式固定，數量為偶數，對稱式使用，保持整個檢測工作面的對稱，進一步保證數據采集的準確性。

優選地，所述法蘭為長橢圓板狀，中部用對稱的兩排螺栓將兩段H型鋼固定連接，兩頭呈對稱的半圓狀，分別由對稱的2套應力檢測裝置夾緊后，用螺栓對稱式固定，長橢圓板狀法蘭，兩端為對稱式結構，能夠對稱式固定和連接應力檢測裝置，進一步提高數據采集的準確性。

優選地，所述壓力傳感器的預緊力≧20噸，滿足應力變化的高強度檢測；所述上壓板、下壓板和壓頭的工作面的平整度在0.5mm以內，盡量消除壓力傳感器采集數據的干擾因素，進一步提高數據的準確性；每個高爐熱風爐單元中熱風總管底部至少對稱式鋪有3根滾軸，熱風支管底部至少鋪有1根滾軸，進一步保證了整個系統應對應力變化的一致性。

3.有益效果

采用本發明提供的技術方案，與現有技術相比，具有如下有益效果：

(1)本發明的一種高爐單列式熱風爐熱風管道位移控制系統，每個高爐熱風爐單元通過抱箍、半環包箍和2個大拉桿組成的箱式綁定結構固定在一起后，再通過橫筋將4個高爐熱風單元綁定在一起，而熱風總管和熱風支管底部還鋪設有滾軸，系統整體式位移，這樣，將整個系統的任何應力變化聯動式化解，箱式綁定結構、橫筋和滾軸三者達到協同作用的效果；

(2)本發明的一種高爐單列式熱風爐熱風管道位移控制系統，H型鋼固定連接而成的大拉桿形成箱式穩定的綁定結構，保證了應力檢測裝置數據檢測的穩定性，數據采集經過分析后，再通過應力調節機構在H型鋼連接點進行調節，反過來提高箱式綁定結構的穩定性，兩者協同作用，能夠保證整個單列式高爐熱風爐工作的穩定性，很大程度上避免了由于應力變化的復雜性造成管道和高爐熱風爐連接的錯位；

(3)本發明的一種高爐單列式熱風爐熱風管道位移控制系統，應力檢測裝置通過在上壓板和下壓板之間設置壓頭和壓力傳感器，用于單列式高爐熱風爐熱風出口應力的檢測，解決了如何將應力變化量化的問題，為應力的調節打下良好的基礎；用墊板調節，調節簡單，只需要準備不同規格的墊板適配式使用即可，也可準備同種規格的薄墊板疊放使用；根據壓力傳感器的數據進行調節，做到了調節的量化配置，取得箱形綁定結構、應力檢測裝置和墊板三者協同作用的效果，進一步提高單列式高爐熱風爐工作的穩定性；

(4)本發明的一種高爐單列式熱風爐熱風管道位移控制系統，通過千斤頂配合上下頂板作為波蘭連接的頂開裝置，操作方便，再配合不同厚度規格的墊板，為應力的順利調整打下良好基礎；定位槽和定位塊配合設置，提高應力變化數據采集的準確性和各檢測點數據采集的一致性；

(5)本發明的一種高爐單列式熱風爐熱風管道位移控制系統，墊塊的設置，可以根據需要調節上下板間距，提高本裝置的通用性；

(6)本發明的一種高爐單列式熱風爐熱風管道位移控制系統，4套應力檢測裝置上下左右對稱設置，協同作用，能夠盡可能的避免應力中橫向力波動產生的不良影響，4個數據可以通過分析、平均等手段來確定該處的應力變化規律，并為單列式布置的4座高爐熱風爐不同工作狀態下尋找整個系統的應力變化規律和最終做出調整方案打下良好的數據基礎；

(7)本發明的一種高爐單列式熱風爐熱風管道位移控制系統，螺栓為雙頭螺栓，能夠上下對稱式固定；數量為偶數，對稱式使用，保持整個檢測工作面的對稱，進一步保證數據采集的準確性；

(8)本發明的一種高爐單列式熱風爐熱風管道位移控制系統，長橢圓板狀法蘭，兩端為對稱式結構，能夠對稱式固定和連接應力檢測裝置，進一步提高數據采集的準確性；

(9)本發明的一種高爐單列式熱風爐熱風管道位移控制系統，壓力傳感器的預緊力≧20噸，滿足應力變化的高強度檢測；工作面的平整度在0.5mm以內，盡量消除壓力傳感器采集數據的干擾因素，進一步提高數據的準確性；

(10)本發明的一種高爐單列式熱風爐熱風管道位移控制系統，通過H型鋼的箱形綁定結構將高爐熱風爐及熱風總管綁定，再通過橫筋將4個高爐熱風單元綁定在一起，結構穩定，并協同應力檢測裝置的對稱式上下左右安裝，一個保持數據采集過程中的穩定，一個進行數據采集，避免了熱風出口切向力的影響，保證了整個單列式高爐熱風爐系統熱風出口應力變化量化的準確性；32個壓力傳感器的數據，結合熱風口的溫度數據同步分析，進而調整箱形綁定結構，使4個單列式高爐熱風爐、熱風總管和熱風支管處于相對平衡狀態，使得熱風總管在交替送風的工作中，其鋼殼的位移量控制在5～8mm，保證補償器不失效、耐材不脫落、總管不燒穿，直到高爐的大、中修。

附圖說明

圖1為本發明的高爐單列式熱風爐熱風管道位移控制系統結構示意圖；

圖2為本發明中的高爐熱風爐單元放大后結構示意圖；

圖3為本發明中的應力檢測裝置放大后結構示意圖；

圖4為本發明中的連接H型鋼和應力檢測裝置的法蘭放大后俯視圖；

圖5為本發明實施例6中固定上頂板的H型鋼放大后側視圖；

圖6為本發明實施例6中固定下頂板的H型鋼放大后側視圖；

圖7為本發明中的抱箍放大后側視圖；

圖8為本發明中的半環包箍放大后側視圖；

圖9為本發明實施例7中方形法蘭之間插入墊板的結構示意圖。

示意圖中的標號說明：1、高爐熱風爐；2、抱箍；3、應力檢測裝置；4、熱風支管；5、熱風總管；6、法蘭；7、波紋管；8、大拉桿；9、半環包箍；10、千斤頂；11、方形法蘭；12、墊板；17、滾軸；31、上壓板；32、下壓板；33、壓頭；34、壓力傳感器；35、螺栓；36、定位塊；39、墊塊；42、小拉桿；43、測溫孔；51、橫筋；81、上頂板；82、下頂板；83、支撐板；100、高爐熱風爐單元；321、定位槽；821、限位機構。

具體實施方式

為進一步了解本發明的內容，結合附圖對本發明作詳細描述。

實施例1

本實施例的一種高爐單列式熱風爐熱風管道位移控制系統，如圖1所示，包括4個高爐熱風爐單元100，每個高爐熱風爐單元100包括高爐熱風爐1、熱風總管5和將高爐熱風爐1、熱風總管5連接在一起的熱風支管4，并由箱式綁定結構將其固定在一起，所述箱式綁定結構包括抱箍2、半環包箍9和2個大拉桿8，其中：如圖8所示，所述高爐熱風爐1由半環包箍9環包箍緊后，通過半環包箍9尾端的方形法蘭11和大拉桿8連接；如圖7所示，所述熱風總管5由抱箍2環抱后和大拉桿8通過方形法蘭11連接；在熱風支管4的兩側，分別通過小拉桿42和大拉桿8固定連接，大拉桿8和小拉桿42呈垂直狀態；所述熱風總管5和熱風支管4底部還鋪設有滾軸17，熱風總管5上部沿軸向還固定有橫筋51，橫筋51將所有抱箍2連接。每個高爐熱風爐單元通過抱箍、半環包箍和2個大拉桿組成的箱式綁定結構固定在一起后，再通過橫筋將4個高爐熱風單元綁定在一起，而熱風總管和熱風支管底部還鋪設有滾軸，系統整體式位移，這樣，將整個系統的任何應力變化聯動式化解，箱式綁定結構、橫筋和滾軸三者達到協同作用的效果。小拉桿42的兩側，設置波紋管7作為補償器和熱風支管4聯通。

實施例2

本實施例的一種高爐單列式熱風爐熱風管道位移控制系統，具體結構基本同實施例1，改進之處在于：如圖2所示，所述大拉桿8由H型鋼固定連接而成，H型鋼固定連接而成的大拉桿形成的箱式穩定的綁定結構，保證了應力檢測裝置數據檢測的穩定性，數據采集經過分析后，再通過應力調節機構在H型鋼連接點進行調節，反過來提高箱式綁定結構的穩定性，兩者協同作用，能夠保證整個系統的穩定性，很大程度上避免了由于應力變化的復雜性造成管道和高爐熱風爐連接的錯位；每根大拉桿8中的H型鋼連接處設置有應力檢測裝置3和應力調節機構。如圖3所示，所述應力檢測裝置3包括上壓板31、下壓板32、壓頭33和壓力傳感器34；所述上壓板31和下壓板32的工作面相對；所述壓力傳感器34底端面緊貼下壓板32的工作面設置，感應端抵緊壓頭33的底端面，壓頭33的上表面和上壓板31的工作面緊密接觸后，通過螺栓35固定壓緊；壓力傳感器34通過無線或有限連接外部高爐控制系統，用于單列式高爐熱風爐熱風出口應力的檢測后，解決了如何將應力變化量化的問題，為應力的調節打下良好的基礎；所述應力調節機構包括用以連接兩H型鋼的方形法蘭11之間的墊板12，用墊板調節，調節簡單，只需要準備不同規格的墊板適配式使用即可，也可準備同種規格的薄墊板疊放使用；根據壓力傳感器的數據進行調節，做到了調節的量化配置，取得箱形綁定結構、應力檢測裝置和墊板三者協同作用的效果，進一步提高單列式高爐熱風爐工作的穩定性。

實施例3

本實施例的一種高爐單列式熱風爐熱風管道位移控制系統，具體結構同實施例2，改進之處在于：如圖3、5、6所示，所述應力調節機構包括千斤頂10、上頂板81、下頂板82和支撐板83；所述上頂板81和下頂板82分別焊接固定于互相連接的2段H型鋼上，法蘭6的上下兩側；需要調節壓力時，松開螺栓35，將千斤頂10底座置于下頂板82上，千斤頂10頂出端頂緊上頂板81，頂開互相連接的法蘭6后，法蘭6之間插入墊板12，通過千斤頂配合上下頂板作為波蘭連接的頂開裝置，操作方便，再配合不同厚度規格的墊板，為應力的順利調整打下良好基礎。

實施例4

本實施例的一種高爐單列式熱風爐熱風管道位移控制系統，具體結構同實施例3，改進之處在于：所述下壓板32中間徑線上開有定位槽321，定位槽321和法蘭6中間徑線上設置的定位塊36配合設置，定位槽和定位塊配合設置，提高應力變化數據采集的準確性和各檢測點數據采集的一致性；所述法蘭6同時連接兩H型鋼和固定H型鋼兩側的應力檢測裝置3。還包括在下壓板32和壓力傳感器34底端面之間設置的墊塊39，墊塊39可以選擇多種規格，可以根據需要調節上下板間距，提高本裝置的通用性。

實施例5

本實施例的一種高爐單列式熱風爐熱風管道位移控制系統，具體結構基本同實施例4，改進之處在于：在每個高爐熱風爐單元100中，應力檢測裝置3共計8套，每個大拉桿8上設置4套，分成2個1組，在H型鋼兩側對稱設置；每組應力檢測裝置3在法蘭6的上、下對稱式設置，并通過螺栓35穿過2個上壓板31、2個下壓板32和2個法蘭6將2套應力檢測裝置3固定連接在一起，4套應力檢測裝置上下左右對稱設置，協同作用，能夠盡可能的避免應力中橫向力波動產生的不良影響，4個數據可以通過分析、平均等手段來確定該處的應力變化規律，并為單列式布置的4座高爐熱風爐不同工作狀態下尋找整個系統的應力變化規律和最終做出調整方案打下良好的數據基礎。所述螺栓35為雙頭螺栓，能夠上下對稱式固定，數量為偶數，對稱式使用，保持整個檢測工作面的對稱，進一步保證數據采集的準確性。

本實施例的一種高爐熱風爐熱風管道穩定系統，通過H型鋼的箱形綁定結構將高爐熱風爐1及熱風總管5綁定，再通過橫筋51將4個高爐熱風單元100綁定在一起，結構穩定，并協同應力檢測裝置3的對稱式上下左右安裝，一個保持數據采集過程中的穩定，一個進行數據采集，避免了熱風出口切向力的影響，保證了整個單列式高爐熱風爐系統熱風出口應力變化量化的準確性；32個壓力傳感器34的數據，結合熱風口附近測溫孔43采集的溫度數據同步分析，進而調整箱形綁定結構，使4個單列式高爐熱風爐1、熱風總管5和熱風支管4處于相對平衡狀態，使得熱風總管5在交替送風的工作中，其鋼殼的位移量控制在5～8mm，保證補償器不失效、耐材不脫落、總管不燒穿，直到高爐的大、中修。

實施例6

本實施例的一種高爐單列式熱風爐熱風管道位移控制系統，具體結構基本同實施例4，改進之處在于：如圖4所示，所述法蘭6為長橢圓板狀，中部用對稱的兩排螺栓將兩段H型鋼固定連接，兩頭呈對稱的半圓狀，分別由對稱的2套應力檢測裝置3夾緊后，用螺栓35對稱式固定，長橢圓板狀法蘭，兩端為對稱式結構，能夠對稱式固定和連接應力檢測裝置，進一步提高數據采集的準確性。所述壓力傳感器34的預緊力≧20噸，滿足應力變化的高強度檢測；所述上壓板31、下壓板32和壓頭33的工作面的平整度在0.5mm以內，盡量消除壓力傳感器采集數據的干擾因素，進一步提高數據的準確性。每個高爐熱風爐單元100中熱風總管5底部至少對稱式鋪有3根滾軸17，熱風支管底部至少鋪有1根滾軸17，本實施例中在整個熱風總管底部鋪設有14根滾軸17，使整個系統產生的位移能夠方便的整體式協同作用來化解應力的變化。

實施例7

本實施例的一種高爐熱風爐熱風管道穩定系統，基本結構和步驟同實施例7，改進之處在于：下頂板82上固定設置限位機構821，提高千斤頂作用時的穩定性，避免千斤頂作用時移位而影響調節。調節時，如圖9所示，也可以在沒連接應力檢測裝置，只連接2段H型鋼的2個方形法蘭11之間插入墊板12調節。如圖8所示，半環包箍9為Q345B型口型鋼材質，內部每隔30°的弧度設置支筋91，提高整個箱形結構的穩定性。

以上示意性的對本發明及其實施方式進行了描述，該描述沒有限制性，附圖中所示的也只是本發明的實施方式之一，實際的結構并不局限于此。所以，如果本領域的普通技術人員受其啟示，在不脫離本發明創造宗旨的情況下，不經創造性的設計出與該技術方案相似的結構方式及實施例，均應屬于本發明的保護范圍。